干燥设备的升温控制系统及方法、干燥设备与流程

本发明涉及一种干燥设备技术领域，尤其涉及一种干燥设备的升温控制系统及方法、干燥设备。

背景技术：

变压器的绝缘件是变压器中的重要部件，为了提高绝缘件的绝缘性能，需要使用专门的干燥设备对绝缘件进行干燥，其中，热风循环干燥设备是较为常见的干燥设备。现有的热风循环干燥设备一般包括加热系统、热风循环系统和控制系统，通过热风循环系统产生循环的气流，通过加热系统对气流加热，利用加热后的气流即热风对绝缘件加热，使其干燥，加热温度由所述控制系统控制。现有技术中，在加热时，如果被加热的绝缘件的升温速率过快容易造成绝缘件开裂，影响变压器的产品质量。但如果加热过慢，将会耗费大量时间和能源，使成本增加。所以需要以特定的升温速率对绝缘件进行加热，直至达到预定升温值后转入保温阶段。

目前，热风循环干燥设备普遍采用恒定控制空间温度或恒定加热介质温度的方法从而间接加热绝缘件的方法。但此方法难以保证对绝缘件以恒定升温速率进行加热。现有技术中也有以空间温度为控制对象进行升温速率控制的方法，保证空间温度按预定速率升温，但这种方法会使绝缘件温度滞后较多，造成绝缘件升温速率偏离严重，使加热时间加长。此外，也有以绝缘件的升温速率作为控制对象的方法，通过间断加热来控制，但在加热后期往往超调严重，而且加热时间较长，当对其他绝缘件或者对绝缘件以外的其它被加热件进行加热时，控制系统无法自适应调整，使温度偏离严重，无法以最快的速度在特定升温速率下升温。因此，如何扩大适用范围、提高产品质量并降低成本是亟待解决的技术问题。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可扩大适用范围、提高产品质量并降低成本的干燥设备的升温控制系统及方法、干燥设备。

根据本发明的一个方面，一种干燥设备的升温控制系统，包括：

采集单元，安装于所述干燥设备，所述采集单元能检测所述干燥设备中被加热件的实时升温速率、实时温度值和所述干燥设备的加热系统的实时加热温度；

模糊控制单元，所述模糊控制单元与所述采集单元连接，所述模糊控制单元能根据所述采集单元测得的数据，确定所述干燥设备的加热系统的加热温度设定值；

pid控制单元，所述pid控制单元同时与所述模糊控制单元和所述加热系统连接，且所述pid控制单元能根据所述模糊控制单元输出的加热温度设定值控制所述加热系统。

根据本发明的一实施方式，所述采集单元包括第一比较模块，所述采集单元采集的所述实时升温速率输入至所述第一比较模块，预定升温速率也输入到所述第一比较模块，所述第一比较模块比较输出第一差值至所述模糊控制单元，所述模糊控制单元据此确定所述加热系统的加热温度设定值。

根据本发明的一实施方式，所述采集单元包括第二比较模块，所述采集单元采集的所述实时温度值输入至所述第二比较模块，所述实时加热温度也输入到所述第二比较模块，所述第二比较模块比较输出第二差值至所述模糊控制单元，所述模糊控制单元据此确定所述的加热系统的加热温度设定值。

根据本发明的一实施方式，所述采集单元包括检测模块，所述检测模块安装于所述干燥设备，所述检测模块能检测所述实时升温速率、所述实时温度值和所述实时加热温度。

根据本发明的一实施方式，所述模糊控制单元包括：

模糊控制模块，所述模糊控制模块与所述采集单元连接，所述模糊控制模块能根据所述采集单元测得的数据，确定温度调整值；

限幅控制模块，所述限幅控制模块同时与所述模糊控制模块和所述pid控制单元连接，所述限幅控制模块能将温度调整值限定在预定范围内，得到加热温度设定值，并将所述加热温度设定值发送给所述pid控制单元。

根据本发明的一实施方式，所述pid控制单元包括：

第三比较模块，所述第三比较模块与所述模糊控制单元连接，能根据所述加热温度设定值和所述实时加热温度计算得到所述温度控制量；

pid控制器，所述pid控制器同时与所述第三比较模块和所述加热系统连接，所述pid控制器能根据所述温度控制量计算得到温度控制值，并根据所述温度控制值调节所述加热系统的加热温度。

根据本发明的一实施方式，所述模糊控制单元和所述pid控制器集成在同一plc内。

根据本发明的另一方面，一种干燥设备的升温控制方法，包括以下步骤：

检测所述干燥设备中被加热件的实时升温速率、实时温度值和所述干燥设备的加热系统的实时加热温度；

根据测得的数据，确定所述干燥设备的加热系统的加热温度设定值；

根据所述加热温度设定值控制所述干燥设备的加热系统。

根据本发明的一实施方式，所述根据测得的数据，确定所述干燥设备的加热系统的加热温度设定值包括：将所述加热温度设定值限定在预定范围内。

根据本发明的再一方面，一种干燥设备，包括加热系统和热风循环系统，还包括上述升温控制系统，所述加热系统包括加热排管和用于加热所述加热排管的加热装置，所述加热装置与所述pid控制单元连接，所述热风循环系统包括壳体和风机，所述壳体内壁上形成有风道，所述加热排管设于所述风道内，所述风机用于向所述风道内送风，所述风道设有出风口。

由上述技术方案可知，本发明具备以下优点和积极效果中的至少之一：可通过采集单元实时采集干燥设备的实时加热温度，并采集被加热件的实时升温速率和实时温度值；通过模糊控制单元根据测得的数据，确定所述干燥设备的加热系统的加热温度设定值，再由所述pid控制单元根据所述加热温度设定值实时控制所述干燥设备的加热系统的实时加热温度。在上述过程中，由于可通过实时采集的实时加热温度、实时升温速率和实时温度值最终确定所述加热系统实时加热温度设定值，从而可实时动态控制所述加热系统，便于使被加热件以特定升温速率升温；且当被加热件变化时，仍可实时采集新的被加热件的实时加热温度、实时升温速率和实时温度值，从而实现对被加热件以特定升温速率的调节，从而扩大了适用范围，同时，由于保证了升温速率，有利于提高产品质量并降低成本。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本发明升温控制系统一实施方式的原理框图；

图2是本发明升温控制系统的加热温度设定值t5的预定范围的示意图；

图3是本发明升温控制方法的流程图；

图4是本发明干燥设备的加热系统的示意图；

图5是本发明干燥设备的热风循环系统的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

用语“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

参照图1，图1是本发明升温控制系统一实施方式的原理框图。本实施方式所述的升温控制系统，包括：采集单元1、模糊控制单元2和pid控制单元3。采集单元1安装于所述干燥设备，模糊控制单元2与采集单元1连接，pid控制单元3和模糊控制单元2连接。

在本实施方式中，采集单元1包括检测模块101、第一比较模块102和第二比较模块103。

检测模块101安装于所述干燥设备，并且能检测实时升温速率v2、实时温度值t2和所述干燥设备的加热系统的实时加热温度t3；

其中，检测模块101具体可采用温度传感器以及用于检测升温速率的检测仪等装置，但不限于此。

实时升温速率v2为实时检测到的所述被加热件的温度上升的速率，实时温度值t2为实时检测到的所述被加热件的温度值，实时加热温度t3可为所述干燥设备的用来加热的加热介质的实时温度。所述加热介质可采用导热油等可加热的液体。

在本实施方式中，第一比较模块102接收检测模块101发送的实时升温速率v2、所述被加热件的预定升温速率v1和预定升温值t1，第一比较模块102可计算实时升温速率v2和预定升温速率v1的差值，即第一差值δv，并将第一差值δv发送给模糊控制单元2；第一比较模块102可采用比较器或其它可计算第一差值δv的装置。

在本实施方式中，第二比较模块103接收检测模块101发送的实时加热温度t3和实时温度值t2，且第二比较模块103可计算出实时加热温度t3和实时温度值t2的差值，即第二差值δt1，并将第二差值δt1发送给模糊控制单元2。第二比较模块103可采用比较器或其它可计算第一差值δt1的装置。

在本实施方式中，模糊控制单元2包括模糊控制模块201和限幅控制模块202，采集单元1的第一比较模块102和第二比较模块103均与模糊控制模块201连接，限幅控制模块202同时与模糊控制模块201和pid控制单元3连接。

在本实施方式中，模糊控制模块201可包括模糊计算模块(图中未示出)和加法控制模块(图中未示出)，模糊计算模块可根据第一差值δv和第二差值δt1按照所述模糊控制规则表确定温度调整量δt2，加法控制模块可将温度调整量δt2与上一温控周期的加热温度设定值相加得到温度调整值t4，并将温度调整值t4发送给限幅控制模块202，便于后续处理。

在本实施方式中，模糊控制规则表如下表所示：

下面对模糊控制单元2的具体过程进行示例性的说明：

在上表中，当第一差值δv为负大档，第二差值δt1位负或零档时，温度调整量δt2为正大档，可预设与所述正大档相对应的数值，模糊控制单元2可将温度调整量δt2设定为该预定的数值，将温度调整量δt2和上一温控周期的加热温度设定值求和计算得到温度调整值t4；

当第一差值δv为零档，第二差值δt1位正中档时，温度调整量δt2为零档，模糊控制单元2可将温度调整量δt2设定为“0”，不需要调整，将温度调整量δt2和上一温控周期的加热温度设定值求和计算得到温度调整值t4；

当第一差值δv为正大档，第二差值δt1位正小档时，温度调整值量δt2为负中档，可预设与所述负中档相对应的数值，模糊控制单元2可将温度调整值t4设定为该预定的数值，将温度调整量δt2和上一温控周期的加热温度设定值求和计算得到温度调整值t4。

当第一差值δv和第二差值δt1为上表中的其它其他档时，模糊控制单元2确定温度调整量δt2和温度调整值t4的过程可参考上述过程，在此不再赘述。

在本实施方式中，限幅控制模块202接收到温度调整值t4，可将温度调整值t4限定在预定范围内，得到加热温度设定值t5，并将加热温度设定值t5发送给pid控制单元3。

参照图2，图2是本发明升温控制系统的加热温度设定值t5的预定范围的示意图。图2中的横轴为时间t，纵轴为加热温度设定值t5。在本实施方式中，加热温度设定值t5限定在预定范围内，通过动态的限幅控制，从而避免出现加热超调或严重滞后的现象，提高加热的效率。图2中的t52和t51分别示出了加热温度设定值t5的上限和下限，t51和t52中间的阴影区域为温度调整值t5的范围，随着时间和温度的变化动态调整限制幅度，提前预知变化趋势并进行调整，大大缩短调整时间。t50为加热温度理想升温曲线，t20为被加热件15的理想升温曲线，所述两理想曲线为动态限幅调整的基准曲线。当实时温度值t2达到预定升温值t1后转入恒温控制，此时加热温度设定值t5的上限t52和下限t51被固定下来，不再动态调整。

在本实施方式中，pid控制单元3包括：第三比较模块301和pid控制器302，第三比较模块301与模糊控制单元2的限幅控制模块202连接，pid控制器302同时与第三比较模块301和所述加热系统连接。

在本实施方式中，第三比较模块301可接收实时加热温度t3、加热温度设定值t5，并对加热温度设定值t5和实时加热温度值t3进行计算得到二者的差值，即温度控制量δt3，并将温度控制量δt3发送给pid控制器302；

在本实施方式中，pid控制器302可根据温度控制量δt3经pid运算得到温度控制值u，并控制所述加热系统将其加热介质的温度根据温度控制值u进行调节。

参照图3，图3是本发明升温控制方法的流程图，所述干燥设备的升温控制方法包括以下步骤：

s1、检测干燥设备的加热系统的实时加热温度t3以及被加热件的实时升温速率v2和实时温度值t2；

s2、根据测得的数据，确定所述干燥设备的加热系统的加热温度设定值t5；

参照图2，在本实施方式中，所述根据第一差值δv和第二差值δt1按照预定的模糊控制规则表确定温度调整量δt2、温度调整值t4和加热温度设定值t5；

步骤s2包括：

可根据测得的数据计算第一差值δv和第二差值δt1，其中，第一差值δv为实时升温速率v2与预定升温速率v1的差值，第二差值δt1为实时加热温度t3和实时温度值t2的差值；同时，可获取预定升温值t1，以便从预定速率升温控制转入保温控制；

根据第一差值δv和第二差值δt1按照预定的模糊控制规则表，确定温度调整量δt2；

将温度调整量δt2和上一温控周期的加热介质温度值求和计算得到温度调整值t4。

将温度调整值t4限定在预定范围内，从而得到在所述预定范围内的加热温度设定值t5。可避免出现加热超调或严重滞后的现象，提高加热的效率。

s3、根据加热温度设定值t5控制所述干燥设备的加热系统。步骤s3包括：

根据加热温度设定值t5和实时加热温度t3进行计算得到二者的差值，即温度控制量δt3，并将温度控制量δt3发送给pid控制器302；

根据温度控制量δt3经pid运算得到温度控制值u，并控制所述加热系统将其加热介质的温度根据温度控制值u进行调节。

参照图1、图4和图5，图4是本发明干燥设备的加热系统的示意图，图5是本发明干燥设备的热风循环系统的示意图，图5中的箭头表示气流方向。本实施方式所述的干燥设备包括加热系统、热风循环系统，还包括上述任一实施方式所述的升温控制系统，所述加热系统包括加热排管4和给加热排管4加热的加热装置5，加热排管4包括多个并排设置且连通的管道，加热装置5与pid控制单元3连接，所述热风循环系统包括壳体6和风机7，壳体6内壁上形成有风道61，加热排管4设于风道61内，风机7用于向风道61内送风，风道设有出风口611。

工作时，在加热排管4内充入加热介质，例如加热油，由加热装置5使所述加热介质升温，从而使加热排管4升温。同时，由风机7向风道61内送风。由加热排管4对进入风道61的气流进行加热，被加热的气流从出风口611送出，被加热件15可放置在风道61环绕的范围内，利用出风口611吹出的热风对被加热件15进行加热，使其干燥。在此过程中，可通过所述升温控制系统控制对加热装置5的实时加热温度t3，即加热装置5的加热介质温度值进行实时控制，从而保证被加热件15以特定升温速率升温。

在本实施方式中，加热排管4有多个，且通过管路连成回路，多个加热排管4均设于风道61内，且所述加热系统还包括设置在所述管路上的油膨胀箱8、过滤器9、油泵10、温度传感器11、油流开关12和多个阀门13，油泵10可向所述管路内泵入加热油。

在本实施方式中，风机7包括外循环风机71和内循环风机72，外循环风机71设于壳体6外，内循环风机72设于风道61内。所述热风循环系统还包括进风阀门14和排风阀16。内循环风机72将壳体6的冷风抽至带有加热排管4的风道61中，气流在风道61循环时被加热排管4加热，经出风口611重新送入壳体6内加热被加热件15，然后内循环风机72重新将其送入风道61进行加热，外循环风机71用于补入干燥空气，排风阀16用于排出部分潮湿空气，以避免由于壳体6内的水蒸气饱和造成被加热件15的金属部件生锈。

本发明实施方式的升温控制系统及方法、干燥设备，可通过采集单元实时监测干燥设备的实时加热温度，并采集被加热件的实时升温速率、实时温度值；通过模糊控制单元根据测得的数据，确定所述干燥设备的加热系统的加热温度设定值，再由所述pid控制单元根据所述加热温度设定值实时控制所述干燥设备的加热系统的实时加热温度。在上述过程中，由于可通过实时采集的实时加热温度、实时升温速率和实时温度值最终确定所述加热系统实时加热温度设定值，从而可实时动态控制所述加热系统，便于使被加热件以特定升温速率升温；且当被加热件变化时，仍可实时采集新的被加热件的实时加热温度、实时升温速率和实时温度值，从而实现对被加热件以特定升温速率的调节，从而扩大了适用范围，同时，由于保证了升温速率，有利于提高产品质量并降低成本。

应可理解的是，本发明不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本发明的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。